混凝土坝施工设计大纲范本.doc

FCD72010 FCD 初步设计阶段水电建设项目混凝土坝施工设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1995年2月 水电站初步设计阶段混凝土坝施工设计大纲 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月目 次1. 引 言 42. 设计依据文件和规范 43. 基本资料 44. 设计原则95. 设计工作内容和步骤106. 大坝混凝土施工设计117. 应提供的设计成果 23附录A 241 引 言 工程位于 , 坝型以 为主 型水利水电枢纽工程。主要建筑物为 坝, 最大坝高 m, 坝顶高程 m, 坝轴线长 。坝体混凝土总量为 万m3。本工程可行性研究报告于 年 月审查通过。2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程的文件(1) 工程可行性研究报告；(2) 工程可行性研究报告审批文件；(3) 初步设计任务书；(4) 重大工程项目技术专题报告审批意见;(5) 大坝混凝土试验报告;(6) 水文气象复核报告;(7) 坝区工程地质报告。2.2 主要设计规范(1) 水利水电工程初步设计报告编制规程（DL 502193）;(2) 水利水电工程施工组织设计规范（SDJ 33889）;(3) 水工混凝土施工规范（SDJ 20782）;(4) 水工碾压混凝土施工暂行规定（SDJS 1486）;(5) 水利水电工程工程设计工程量计算规定（修改稿）;(6) 水利水电建筑工程概算定额（1988）。2.3 设计参考资料(1) 水利水电工程施工组织设计手册（第三卷）;(2) 水利水电工程混凝土施工设计导则;(3) 施工机械选择及计算导则;(4) 碾压混凝土筑坝设计与施工；(5) 水利水电枢纽工程项目建设工期定额（参考定额）。3 基本资料3.1 坝址及坝线可行性研究阶段选定的坝址为 , 坝型为 。3.2 工程等级及建筑物级别工程等级为 等;建筑物级别为 级。3.3 洪水标准设计洪水重现期为 年。3.4 气象资料(1) 气温表1 历年各月气温特征值统计表（ 年至 年） 单位: 项 目月 份全年123456789101112多年各月平均气温值多年月平均最高气温值多年月平均最低气温值绝对最高气温值绝对最低气温值多年日平均最高气温值多年日平均最低气温值表2 多年平均气温骤降值（ 年至 年） 单位:项 目 1d降温2d降温3d降温4d降温多年平均值实测最大值表3 历年各月不同日平均气温出现 单位:d （ 年至 年）日数统计表 气 温 月 份全123456789101112年最多30最少平均最多25最少平均最多525最少平均最多5最少平均最多0最少平均最多-5最少平均最多-10最少平均(2) 降水、积雪表4 历年各月降水量统计表 （ 年至 年） 单位:mm项 目月 份全年123456789101112月平均月最大月最小一日最大表5 历年各月不同降水量出现日数统计表 （ 年至 年） 单位:d降水量月 份全年1234567891011125.0mm最多最少平均10mm最多最少平均20mm最多最少平均20mm最多最少平均表6 历年各月最大积雪深度统计表 （ 年至 年） 单位:cm项 目月 份全年12349101112积雪日数d初雪时间终雪时间最大深度 (3) 地温表7 历年各月地温特征值统计表 （ 年至 年） 单位:项 目月 份全年123456789101112 月平均 月平均最高 月平均最低 (4) 风表8 历年各月风速风向统计表 （ 年至 年）项 目月 份全年123456789101112平均风速m/s最风速m/s大 风向最多风向大风 日数 d(6级) 最多 d3.5 水文资料 (1) 坝址水位流量关系。表9 坝 址 水 位 流 量 关 系 表 水 位 m流 量m3/s(2) 施工设计洪水表10 施 工 设 计 洪 水 成 果 表 单位:m3/s项 目P %251020全年最大流量枯水期最大流量11月最大流量12月最大流量 1月最大流量 2月最大流量 3月最大流量 4月最大流量 5月最大流量 6月最大流量 (3) 冰情表11 冰 情 特 征 值 表 最大冰厚cm最大冰块m2最大流冰量m3/s流冰速度m/s最大疏密度%表12 流 凌 初、终 期 统 计 表 项 目最 早最 晚历 时冬季流凌冰冻封 冻解 冻开河春季流凌终 冰3.6 工程地质资料3.6.1 坝址区地质平、剖面图（1/10001/500）。3.6.2 坝轴线地质纵、横剖面图（1/10001/500）。3.6.3 坝址工程地质简表。见表13。表13 坝 址 工 程 地 质 简 表序号项 目 坝 轴 线右 岸河 床左 岸1河谷宽m河床水位高程 m时峡 谷 顶2峡谷顶高程 m3覆盖层 厚度m崩坡积 底宽m河床冲积层厚度m4坝基(肩)建基面建基面地层代号基岩埋深m弱风化深度m卸荷带深度m5地下水位高程3.6.4 坝基岩面主要物理力学指标见表14。表14 坝基岩石主要物理力学指标表 岩性容 重kN/m3力 学 性 质波速m/s完整RQD干抗压强 度MPa湿抗压强 度MPa弹模EMPa泊桑比岩体岩块系数最大值平均值, %最小值 3.6.5 本工程地震基本烈度为 度, 设防烈度为 度。3.7 地形资料 坝址区地形图（1/10001/2000）。3.8 其他与混凝土大坝施工设计有关的资料3.8.1 枢纽总布置平面图，上、下游立视图及与典型坝段剖面图和分部位, 分高程的细部工程量。3.8.2 试验数据、指标 包括混凝土配合比试验数据, 基岩和混凝土的力学指标、水泥和混凝土的热学指标。3.8.3 施工专业内部设计资料 包括施工导流、施工总进度、施工总布置及各类施工工厂等有关图纸资料。4 设计原则4.1 应遵照主管部门审查批准的可行性研究报告和国家有关政策法令以及已颁布现行的水利水电行业规程规范进行设计工作。4.2 对可行性研究报告审定过的基本资料, 凡经复核未修改变更、且满足初步设计要求的, 在设计工作中可直接引用, 作为设计基础资料。4.3 应结合工程具体情况来引用水电勘测设计科技攻关的成果和水电勘测设计新技术推广项目。5 设计工作内容和步骤5.1 设计工作内容 (1) 确定主要工程项目的施工方案及施工程序、施工方法、施工布置和施工工艺； (2) 根据施工总进度要求安排主要工程项目的施工进度和施工强度； (3) 选择主要工程项目的主要施工机械设备和数量； (4) 确定施工所需的大型施工设施及布置； (5) 计算临建工程量及大坝工程施工附加量； (6) 计算施工所需的各种主要材料、劳动力数量和分年计划安排； (7) 配合施工总进度, 平衡整个工程施工强度、施工设备和劳动力；5.2 设计工作步骤 混凝土坝施工设计工序, 可按下列框图执行。 1.准备工 现场查勘、收集基本资料 作阶段 收集国内外工程参考资料 2.方案比 较阶段 施工方案分析、比较研究 施工设备 3.初步设 施工条 施工 施工 图纸 计阶段 件分析 方案 布置 施工附加量 报告 劳动力数量图1 设计工作步骤6 大坝混凝土施工设计6.1 施工条件分析6.1.1 有效施工日数分析6.1.1.1 停工标准规定提示:(1)月平均气温高于25时, 若温控措施费用过高, 可考虑白天停工; (2)日平均气温高于或等于-10时, 可露天浇筑； (3)日平均气温低于-20或最低气温低于-30时, 一般应停止浇筑； (4)日降雨量大于20mm时,若无防雨措施,一般应停工； (5)大风风速在六级以上一般应停工； (6)能见度小于100m时应停工。 对于碾压混凝土施工在特殊气象条件下的规定： (1)雨季施工 按本工程设计中的规定,采用SDJS 14-86标准,结合本地区降水量日内分配均匀程度等因素来作出雨季停工标准； (2)当气温低于0时,停止混凝土浇筑； (3)当气温高于 时, 停止碾压混凝土浇筑。6.1.1.2 全年可供施工日数分析, 见表15。混凝土施工工作日分析表表15项 目月 份全年123456789101112多年平均气温 气温25日数气温0日数气温-10日数气温-20日数日降水量5mm日数日降水量20mm日数6级大风日数导流工程设计要求日历天数停工碾压混凝土日数常规混凝土工作碾压混凝土日数常规混凝土时段工碾压混凝土作日数常规混凝土6.1.2 施工特性分析:(1) 着重对大坝工程主要组成部分的结构特征、布置型式、断面尺寸、工程量以及水工建筑物设计对施工的要求进行分析；(2)根据坝体工程数量和横剖面图, 绘制坝体各标准坝段的高程混凝土工程量累计曲线。6.2 大坝混凝土施工方法研究6.2.1 拟定大坝混凝土浇筑工期: (1) 应遵照可行性研究报告审批文件对工程总工期及各阶段控制性工期要求, 确定大坝混凝土浇筑进度, 并研究工程提前完工的可能性; (2)根据水工要求, 对坝体能否于某时刻浇筑到某高程以满足泄水建筑物过流、提前蓄水发电的可能性研究； (3)分析施工导流、渡汛、冬季施工条件、坝体接缝灌浆以及下闸蓄水等条件, 计算坝体混凝土浇筑净工期。 (4)根据坝体混凝土浇筑工期和混凝土工程量, 参考表16计算混凝土的月平均强度。表15 坝体混凝土月平均浇筑强度参考表 坝体混凝土总量万m3月平均浇筑强度万m3月强度占总量%601202.54.04.03.751202503.56.03.02.42503005.012.02.42.06.2.2 划分混凝土坝施工分期 (1)参考表17选择与划分混凝土浇筑分期方法；表17 混 凝 土 浇 筑 分 期 划 分 项 目施工分期分划方法一次断流按基础、中部、上部划分前期、中期、后期三个时期分期导流基本上随导流分期划分分期建设按工程建设步骤进行施工分期划分 (2) 拟定混凝土各分期施工期限; 提示:对于常规混凝土坝, 在正常施工条件下, 其各个施工阶段大致的工期参 见下表,并参考水利水电枢纽工程建设工期定额综合考虑决定。混凝土坝各施工阶段所占工期参考表 单位：月 坝体混凝土量万m3前 期中 期后 期总工期5010068121861224381002006121824121836542003008122436182450723005001218364818246190500100012184860243084108100018245472243096126 (3) 各分期混凝土设计浇筑量计算；(4) 划分各分期施工形象面貌, 将有关计算成果及指标列入表18, 并据此绘制坝体各分期施工形象面貌图。表18 坝体混凝土施工分期表 施工图面施工浇筑完成完成工程量万m3施工强度万m3/月备分期图例阶段时段面貌施工阶段施工分期月平均月最大注6.2.3 坝体浇筑分层分块设计: (1) 拟定浇筑层厚度 应根据温控要求（包括基础约束区与非约束区）及不同季节采取不同的浇筑层厚度。 大坝浇筑分层设计可参照下表19的形式。表19 大坝浇筑分层分块设计 层 号123起迄高程层厚，m 块数，块 (2) 按表20的要求安排混凝土浇筑进度。表20 混凝土浇筑进度计划表 高 程m高 度m层 数每 天层 数总天数d累计天数d折合月数月6.2.4 选择混凝土浇筑方案: (1)选择本工程采用的混凝土筑坝技术 对几种混凝土筑坝技术的比较可列入表21:混凝土筑坝施工法比较表 表21项 目施 工 法柱状分块法并缝长块法通仓长块法纵缝条数，条纵缝灌浆灌浆面积，m2冷却灌浆时间, d浇筑仓面最大边长, m最大浇筑面积, m2设计分层分层厚度, m每层浇筑块数块每层浇筑方量,m3分层数量层浇筑时间每层天数, d总天数, d合 计 (2) 选择混凝土供料运输方式, 选择运输方式时, 根据混凝土出料高程、混凝土拌合系统的布置, 应对运输工具的适用条件、运输费用以及运输强度等进行综合技术经济比较； (3) 选择混凝土入仓运输方式(4) 混凝土浇筑方案的组合 常见的混凝土浇筑方案组合形式, 参见表22。表22 常见的混凝土浇筑方案组合形式 浇筑方案组 合 形 式缆机浇筑方案 有轨与无轨设备吊罐缆机门(塔)机浇筑方案 有轨与无轨设备吊罐门(塔)机 自卸汽车卧罐门(塔)机吊车浇筑方案 自卸汽车卧罐履带式起重机皮带机浇筑方案 自卸汽车储料斗皮带机 (5) 浇筑方案比较及选择 方案比较的主要项目参见表23, 各种混凝土运输方式完成的混凝土数量计算成果列入表24。表23 混凝土筑坝施工法比较表 比较项目方案一方案二方案三施 工程条件适应性工 布置运转合理性条 控制范围件 浇筑强度分 导流及施工渡汛要求析 准备工作工程量经 设备购置费 万元济 施工临建投资 万元比 运转及拆装费 万元较 混凝土综合运输单价 万元 混凝土运输总成本 万元表24 混凝土运输方式及完成混凝土工程量表序号混凝土运输方式水平运输工具完成混凝土量万m3占总量的百分数%6.2.5 施工机械需要量计算: (1) 施工机械需要数量是根据工程量、计划时段内的台班数、机械的生产率以及机械生产率是否满足仓面小时浇筑强度来确定；(2) 机械浇筑强度分析;6.2.6 浇筑方案施工布置设计提示:浇筑方案定后, 应进行施工布置设计, 一般情况下有: (1)缆机浇筑; (2)门(塔)机浇筑; (3)缆机+门(塔)机浇筑等方案。其布置参数应分别填入表1、表2。 1)缆机的布置; 缆机布置主要参数 表1 单位：m 项 目高、（低、无）塔缆机左 岸右 岸跨 度平 台 高 程平台平面尺寸主索锚固点高程两岸主索锚固点高差塔 架 高 度塔 架 轨 距浇筑控制范围坝轴线方向上下游方向最大垂度处的最大起升高程 2)门(塔)机布置。 门(塔)机布置主要参数 表2 项 目类 型 及 编 号起重量 t轨 距 m行走线 桩 号与 高 程m栈 桥 长 度m 宽 度 m回转半径 m最大起升高度 m控制高程 m主要浇筑部位6.2.7 混凝土浇筑进度指标计算 (1) 日平均浇筑强度按下式计算: (2) 仓面小时浇筑强度按下式计算: (3) 平均日浇筑块数按下式计算: (4) 坝体平均升高速度按下式计算： (5) 分块最大升高速度按下式计算:(6) 仓面利用系数按下式计算:仓面浇筑利用系数分析见表25。表25 仓面浇筑利用系数分析表 施 工 条 件混凝土量万m3平均强度万m3/月混凝土浇筑仓面总面积m2仓面利用系数可 能 的平均利用的施工分期第一期第二期第三期6.2.8 模板型式选择在混凝土坝工程中, 模板费用约占5%10%, 安装拆卸时间约占混凝土浇筑周期的35%, 对混凝土的质量、造价、施工进度都有直接影响。模板选型应根据结构型式及拆模方式通过技术经济比较确定。提示:对结构简单的重力坝, 常用大型组合钢模板和悬臂模板; 对薄拱坝、溢流坝等常用滑动模板;对坝内廊道等导形断面或承重部位常采用预制混凝土模板。6.2.9 碾压混凝土施工设计(1) 各坝段碾压混凝土工程量, 见表26。表26 各坝段碾压混凝土工程量统计表 坝 段浇筑高程坝体混凝土总量碾压混凝土量碾压混凝土比例m万m3万m3% (2) 原材料及混凝土配合比选择,见表27。表27 碾压混凝土配合比 混凝土标号水泥品种混凝土类别粉煤灰品种水胶比W/（C+F）粉煤灰掺量%胶凝材料用量kg/m3水泥用量kg/m3粉煤灰用量Fkg/m3抗 渗S抗 冻D砂 率%砂用量kg/m3骨料用量kg/m3外加剂掺量加水量 WVC值G15-12G8G4G2kg/m3s (3) 大坝浇筑分区划分, 见表28。 表28 大 坝 浇 筑 分 区 表浇 筑 分 区一 区二 区n 区施工部位桩 号控制长度，m铺筑最大面积，m2碾压混凝土量,万m2 (4) 碾压混凝土浇筑方式选择, 见表29。表29 碾压混凝土浇筑方式选择表 施工时间，月12341067859相应气温，浇筑层厚，m浇筑方式层面暴露时间计划层面间歇时间, d (5) 碾压混凝土运输方式选择提示:碾压混凝土的运输可以采用与常规混凝土相同的运输; 还存在一些运输方式的组合,如缆机斜坡缆车自卸汽车; 缆机真空溜管自卸汽车等。 (6) 碾压机械的选择 碾压机械目前均为通用的振动碾;提示:经验表明:选用具有下列参数值的振动碾, 可望获得满意效果： 静线压:1845N/mm； 频 率:4050HZ; 振 幅:0.81.0mm; 碾 速:12km/h。 (7) 施工工艺流程设计提示:碾压混凝土筑坝施工法的施工工序主要分为混凝土拌合、混凝土运输、混凝土摊铺与压实、造缝、养护。其施工工艺流程设计, 可参考附录A。6.3 坝体接缝灌浆施工设计6.3.1 灌区划分 (1) 灌浆分区一般要求, 见表30。表30 灌 浆 分 区 一 般 要 求 项 目纵 缝横 缝一般要求 分缝间距，m15301520 灌区高度，m10151520 灌区面积，m2200300200300应考虑灌浆设备能力 (2) 灌浆分区划分设计, 参见表31。 表31 灌 浆 分 区 划 分 表部 位灌区层数灌区起迄高程m灌区高度m灌区数量灌区面积m26.3.2 接缝灌浆施工程序设计: (1) 灌浆次序设计; (2) 间歇时间确定。6.3.3 接缝灌浆进度计划安排 (1) 接缝灌浆一般均安排在每年气温较低的季节进行; (2) 灌浆时间除了要求混凝土达到灌浆温度外, 目前一般要求混凝土浇筑后至少六个月的自缩龄期才能灌浆。6.3.4 接缝灌浆施工: (1) 坝体冷却方式确定; (2) 灌浆材料选择; (3) 灌浆设备选择; (4) 灌浆施工技术要求。6.4 混凝土温度控制措施研究:6.4.1 初设阶段施工专业混凝土温度控制设计所要研究解决的几个问题 (1) 合理安排混凝土浇筑计划, 即合理分层与安排合适的层间间歇时间; (2) 提出混凝土浇筑中对坝体混凝土的温差要求; (3) 研究确定混凝土浇筑时混凝土浇筑温度和减少混凝土发热量及温度升高的措施; (4) 研究确定施工时混凝土的保温和养护措施。6.4.2 温度控制措施研究 (1) 降低混凝土浇筑温度 为满足规范规定的浇筑温度要求, 设计应采取有效措施控制混凝土出机口温度。混凝土出机口温度计算结果列入表32, 根据降温结果, 分析确定预冷措施。表32 不同预冷措施条件的混凝土出机口温度 序项 目月 份号6781月平均气温，2骨料、粉煤灰温度，3水泥温度，4水温（河水），5混凝土自然拌和温度，6混凝土出机口温度控制值，7混凝土需降温幅度，8只用2水拌合，9加水 kg10加冰 kg11采用上述措施再令骨料预冷至 (2) 减少混凝土水化热温升措施;(3) 坝体的温度散热措施, 通水冷却时间计算结果及要求列于表33。表33 坝体通水冷却有关指标计算表工 程 名 称坝 型坝体混凝土量 万m3管 径mm管 水 平 m距 垂 值 m 流 量m3/h 流 速m/s通温度 一 期 二 期水时间 一 期d 二 期控制降温速度，/d冷却水管总长，m3单位混凝土水管用量，m/m36.4.3 混凝土坝施工表面保护措施研究: (1) 提出表面保护要求; (2) 选择保护材料; (3) 选择保护层结构型式6.4.4 通过优化设计, 提出混凝土温控所采用的综合措施。6.5 低温季节大坝混凝土施工6.5.1 气温条件分析 (1) 确定低温季节施工期的气温标准; (2) 确定本工程低温季节施工的最低温度; (3) 确定低温季节混凝土施工期, 填写表34、35。表34 低温季节混凝土施工期安排 工程所在气 温 施工天数最早开始与最终结束施工期地区日平均最低冬季日平均d日 期表35 低温季节（冬季）施工有效工作日统计 项 目月 份101112123日平均最低气温日平均气温 施工日数 d6.5.2 低温季节混凝土施工安排 (1) 施工部位及施工量计划安排; 填写表36。表36 低温季节（冬季）混凝土施工部位及施工量安排表 施工部位及坝段编号 浇筑高程，m 浇筑高度，m/层 浇筑块数块 断面最小尺寸，m 浇筑时间 浇筑工程量，万m3 升高速度，m/月 最高小时强度，m3/h 每日浇筑时间，h 混凝土（冬季）浇筑量万,m2 占坝体混凝土量比例，% (